JP5847750B2 - 燃料油組成物 - Google Patents
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- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Description
運転するための燃料等に用いられるが、ここで問題となるのが低温時の流動性である。従来、このA重油には、冬季における低温下あるいは寒冷地においてA重油中のワックス分の析出、さらには流動性の悪化という重大な問題がある。例えば、A重油中に含まれるワックス析出により、油の中の微少な夾雑物を除くためのろ過器中のフィルターを閉塞させたり、また低温下で、A重油が流動性を失い、燃料ラインそのものを閉塞させるといったような例が多くみられる。このような低温下または寒冷地で起こる問題から、A重油の低温流動性を改善することが大きな課題となっていた。
したがって、本発明は、10%残留炭素分が0.2〜1.0質量%である燃料油組成物であって、硫黄分10質量ppm以下の脱硫軽油を燃料油基油に基づいて10〜70容量%含む燃料油基油75〜99容量%と、常圧残油、減圧残油、脱硫残油、スラリーオイル及びエキストラクトからなる群から選ばれる少なくとも1種の炭化水素油からなる残炭調整材0.1〜1.0容量%と、側鎖を有する15〜40個の炭素数を有する不飽和炭化水素0.8〜25容量%と、流動性向上剤1.0〜1000容量ppmとをそれぞれ前記燃料油組成物に基づいて含有することを特徴とする、前記燃料油組成物に係るものである。
本発明の燃料油組成物では、側鎖を有する15〜40個の炭素数を有する不飽和炭化水素をこの燃料油組成物に基づいて0.8〜25容量%含有するために、硫黄分10質量ppm以下の脱硫軽油を燃料油基油基準に基づいて10〜70容量%含む燃料油基油を、燃料油組成物に基づいて75〜99容量%含有していても、従来の硫黄分500〜2000質量%程度の比較的硫黄分の多い従来の軽油を燃料油基油として用いた場合と同程度の低温流動性を確保することができる。本発明において燃料油基油中に含まれる脱硫軽油の含有量が70容量%以下であればこの燃料油基油の過剰な低アロマ化が防止されて、その低アロマ化によるパラフィンの溶解性の過度の低下に起因する低温流動性の悪化が防止されるので、本発明では、燃料油基油に基づく硫黄分10質量ppm以下の脱硫軽油の含有量を70容量%以下に定めた。
また、その含有量が99容量%を超えると、冬季における低温下あるいは寒冷地において燃料油基油のワックス分の析出、流動性の悪化という問題が生じることから、本発明では、燃料油組成物中に含まれる燃料油基油の含有量を75〜99容量%と定めた。この燃料油基油の含有量は、好ましくは78〜97容量%である。
前記の残炭調整材として用いられる常圧残油とは、常圧蒸留装置で原油を常圧で蒸留することによって得られる残油であり、減圧残油とは、減圧蒸留装置で常圧残油を減圧下に蒸留することによって得られる残油であり、脱硫残油とは、直接脱硫装置で常圧残油または減圧残油を脱硫することによって得られる残油である。
スラリーオイルとは、流動接触分解装置から得られる、350℃以上の沸点を有する残油であり、エキストラクトとは、潤滑油原料製造用の減圧蒸留装置から得られる留分を溶剤抽出法によって抽出分離した成分のうち、潤滑油に適さない芳香族成分を指している。残炭調整材として用いられるこれらの炭化水素油は、1種単独で添加してもよいが、2種以上組み合わせて使用してもよい。
本発明の燃料油組成物において、それの10%残留炭素分が0.2質量%未満になると、「10%残油の残留炭素分0.2質量%以上」というA重油の免税条件を満たすことができなくなり、また、10%残留炭素分が1.0%を超えると、スラッジの発生を抑制しにくくなるところから、本発明では、燃料油組成物中の10%残留炭素分を0.2〜1.0質量%と定めた。この10%残留炭素分は、好ましくは0.2〜0.9質量%、より好ましくは0.2〜0.6質量%である。
10%残留炭素分の値はJIS K 2270「原油及び石油製品−残留炭素分試験方法」に準じて測定される値を意味する。
前記不飽和炭化水素の骨格構造は鎖状構造または環状構造であり、好ましくは鎖状構造である。
前記不飽和炭化水素の骨格構造の中の不飽和結合の数は好ましくは1〜12個であり、
より好ましくは2〜10個、更に好ましくは4〜8個である。
前記不飽和炭化水素化合物の構造が上記範囲であれば、低温流動性を向上することができる。
前記不飽和炭化水素は、上記範囲を満足する不飽和炭化水素を1種単独で添加してもよいが、2種以上を組み合わせて添加してもよい。
また、前記不飽和炭化水素化合物を含むのであれば、天然品を用いても良い。例えば、スクワレンを含むサメの肝油や、ボトリオコッカス、オーランチオキトリウムなどの微細藻類から得られる前記不飽和炭化水素化合物を含む油分を用いても良い。
流動点が−20℃以下であることにより、低温下において燃料の固化によるディーゼル車の低温作動性の問題が起きる可能性が小さくなるため好ましい。
この流動点は、JIS K 2269「原油及び石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法」に準じて測定される流動点を意味する。
流動性向上剤の添加量が燃料油組成物に基づいて1.0容量ppm以上であれば、前記不飽和炭化水素による低温流動性向上効果が一層顕著になり、また、その添加量が燃料油組成物に基づいて1000容量ppmを超えても、この流動性向上剤の併用による低温流動性の向上効果は、その添加量の増加に見合うほどの改善をもたらすことがないところから、流動性向上剤の添加量は1.0容量ppm〜1000容量ppmであるのが好ましい。
この15℃における密度はJIS K 2249「原油及び石油製品−密度試験方法」に準じて測定される密度を意味する。
この引火点はJIS K 2265「原油及び石油製品−引火点試験方法」に準じて測定される引火点を意味する。
この50℃における動粘度はJIS K 2283「原油及び石油製品−動粘度試験方法」に準じて測定される動粘度を意味する。
硫黄分の含有量は少ない方が好ましいが、通常、0.01質量%含有する。
なお、硫黄分は、JIS K 2541「原油及び石油製品−硫黄分試験方法」に準じて測定した値を意味する。
なお、このセタン指数はJIS K 2204に準じて算出される値を意味する。
本発明の燃料油組成物において、曇り点が5℃以下であることにより、タンク内のワックス析出を抑制し、フィルターや配管の閉塞を防止し、燃料を問題なく供給する事が出来る。
この曇り点はJIS K 2269「石油製品−曇り点試験方法」に準じて測定される温度を意味する。
本発明の燃料油組成物は、このように0℃以下という低い目詰まり点を有するため、冬季または寒冷地において夾雑物を除去するための濾過装置におけるフィルターの目詰まりを防止することができる。
この目詰まり点はJIS K 2288「軽油−目詰まり点試験方法」に準じて測定される目詰まり点を意味する。
本発明の燃料油組成物において、総発熱量が上記範囲にあることで効率的な燃焼が可能となる。この総発熱量はJIS K 2279「原油及び石油製品軽油−発熱量試験方法及び計算による推定方法」に準じて測定される総発熱量を意味する。
引火点低下による安全性への影響から170℃以上が好ましく、低温性能の点から、260℃以下であることが好ましい。
50容量%留出温度(T50)は一般に230〜320℃、好ましくは240〜310℃、より好ましくは250〜310℃である。
230℃未満の場合は発熱量が悪化する傾向にあり、一方、燃焼性の観点から、320℃以下であることが好ましい。
そして90容量%留出温度(T90)は一般に280〜380℃、好ましくは290〜380℃、より好ましくは300〜380℃である。
発熱量の点から、280℃以上であることが好ましい。一方、380℃を超える場合、気化が進みにくく、完全燃焼し難い傾向にあり、ワックス含有量が多すぎて低温流動性向上剤などの添加剤の効果が現れにくい。
なお、10容量%留出温度(T10)、50容量%留出温度(T50)および90容量%留出温度(T90)はJIS K 2254「石油製品軽油−蒸留試験方法」に準じて測定される留出温度を意味する。
また、ナフテン分含有割合は、高速液体クロマトグラフ法(HPLC)により燃料油組成物を芳香族分と飽和分に分画採取した後、飽和分をガスクロマトグラフ法−質量分析法(GC−MS)で分析し、ASTM D 2786に従って解析を行い、ナフテン類割合を算出し、ここで得られた割合を、JPI−5S−49−2007「石油製品−炭化水素タイプ試験方法−高速液体クロマトグラフ法」により求めた飽和分割合に乗ずることで求められる。
また、この石油留分燃料油に添加する流動性向上剤は、上記の各成分の添加後又は各成分の添加の途中で添加する。
装置:Agilent 1100 Series(ALS:G1329A,Bin
Pump:G1312A,Degasser:G1379A,Rid:G1362A,C
olcom:G1316A)
移動相:n−ヘキサン
流量:1.0ml/min
カラム:硝酸銀含浸シリカカラム(4.6mml.D.*70mmL.センシュー科
学製 AgNO3−1071−Y)
アミン修飾カラム(4.0mml.D.*250mmL.2本 センシュー科学製
LICHROSORB−NH2)
カラム温度:35℃
試料濃度:10vol%
注入量:5μl
まず試料をHPLCにより飽和分と芳香族分により分画後、飽和分についてGC−MSによりタイプ分析を行った。ここで得られた分析結果を基に、ASTMD2786に従って解析を行い、飽和分中のパラフィン分と、ナフテン分の含有割合を求めた。ここで得られた飽和分中のナフテン分の割合を、上記のように求めた飽和分割合に乗ずることで、ナフテン分含有割合を求めた。
装置:HP−6890 HP5975四重極質量分析計
カラム:DB−1:30m×0.25mmI.D.×0.25μm
オーブン温度:40℃(1min)→10℃/min→280℃(5min)
注入口温度:43℃ Oven track mode ON
インターフェース温度:300℃
キャリアガス:He:55KPa Constant flow mode ON
Solvent Delay:5.3min
質量範囲:50〜500 Threshold=100 Sampling♯3
イオン化電圧:70eV
注入方法:オンカラム注入 1.0μl
スクアレン:C30H50、融点-75℃
スクアラン:C30H62、融点-38℃
ミルセン:C10H16、融点50℃
(R)-(+)-リモネン:C10H16、融点-96.6℃
実施例1
燃料油基油に基づいて、それぞれ表1に示した性状を有するサルファーフリーの脱硫軽油23.7容量%(燃料油基油中の前記脱硫軽油の割合:25容量%)、直留軽油4.8容量%、間脱軽油17.1容量%、LCO21.8容量%、脱硫軽質減圧軽油27.3容量%、残炭調整材としてそれぞれ表2に示した性状を有する減圧残渣油0.3容量%およびスクアレン5.0容量%を混合した後、市販のエチレン−酢酸ビニル共重合体系流動性向上剤を燃料油組成物に基づく含有量が200容量ppmとなるように、この流動性向上剤を前記混合物に添加、混合して、燃料油組成物を調製した。
*請求項に流動性向上剤を含める場合。
前記脱硫軽油を22.5容量%(燃料油基油中の前記脱硫軽油の割合:25容量%)、直留軽油を4.5容量%、間脱軽油を16.2容量%、LCOを20.7容量%、脱硫軽質減圧軽油を25.8容量%、スクアレン10.0容量%を用いる以外は、実施例1と同様にして燃料油組成物を調製した。
前記脱硫軽油を20.0容量%(燃料油基油中の前記脱硫軽油の割合:25容量%)、直留軽油を4.0容量%、間脱軽油を14.4容量%、LCOを18.4容量%、脱硫軽質減圧軽油を22.9容量%、スクアレン20.0容量%を用いる以外は、実施例1と同様にして燃料油組成物を調製した。
前記脱硫軽油を24.0容量%(燃料油基油中の前記脱硫軽油の割合:25容量%)、直留軽油を21.9容量%、LCOを22.8容量%、軽質減圧軽油を25.7容量%、残炭調整材として表2に性状を示したエキストラクト0.6容量%、スクアレン5.0容量%を混合した後、流動性向上剤を燃料油組成物基準で500容量ppmとなるように添加し混合した。
前記脱硫軽油を25.0容量%(燃料油基油中の前記脱硫軽油の割合:25容量%)、直留軽油を5.0容量%、間脱軽油を18.0容量%、LCOを23.0容量%、脱硫軽質減圧軽油を28.7容量%、残炭調整材として表2に性状を示した減圧残渣油0.3容量%を混合した後、流動性向上剤を燃料油組成物基準で200容量ppmとなるように添加し混合した。
前記脱硫軽油を17.5容量%(燃料油基油中の前記脱硫軽油の割合:25容量%)、直留軽油を3.5容量%、間脱軽油を12.6容量%、LCOを16.1容量%、脱硫軽質減圧軽油を20.0容量%、スクアレン30.0容量%を用いる以外は、実施例1と同様にして燃料油組成物を調製した。
スクアレンの代わりにスクアランを5.0容量%用いる以外は、実施例1と同様にして燃料油組成物を調製した。
スクアレンの代わりにミルセンを5.0容量%用いる以外は、実施例1と同様にして燃料油組成物を調製した。
スクアレンの代わりに(R)-(+)-リモネンを5.0容量%用いる以外は、実施例1と同様にして燃料油組成物を調製した。
また、炭素数が15〜40の不飽和炭化水素の構造と異なる炭化水素を用いた場合(比較例3〜比較例5)、低温流動性が改善できていない事が分かる。
Claims (1)
- 10%残留炭素分が0.2〜1.0質量%である燃料油組成物であって、硫黄分10質量ppm以下の脱硫軽油を燃料油基油に基づいて10〜70容量%含む燃料油基油75〜99容量%と、常圧残油、減圧残油、脱硫残油、スラリーオイル及びエキストラクトからなる群から選ばれる少なくとも1種の炭化水素油からなる残炭調整材0.1〜1.0容量%と、スクアレン0.8〜25容量%と、流動性向上剤1.0〜1000容量ppmとをそれぞれ前記燃料油組成物に基づいて含有することを特徴とする、前記燃料油組成物。
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